本帖最后由 Sunqh 于 2020-9-28 20:51 编辑
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- \" ?$ f! N) F7 h7 X1 w) b95%与99.6%的区别不仅仅是塔板数问题,更主要是氮-氧精馏分离还是氩-氧分离的区别,氮-氧分离较容易,所需回流液少;氩-氧分离困难,需要更多回流液。" W/ R9 B+ z2 g# C" A) s
* E! n1 C. Z$ G+ X3 V5 c空气中氩含量虽不到1%,但占上塔理论塔板总数40%的上塔下部是没有氮组分的,上塔有40%的填料是氩-氧分离。换言之,上塔氮-氧二元计算所需理论塔板数可以减少40%,而且所需回流液体量也大幅减少,但二元计算实际相当于没有进行氩-氧精馏分离,也就只能生产95%纯度的氧产品。' o6 p4 s/ c$ u) O5 M8 f
0 L5 a& Y) L C0 g$ B% {& O先估计氮-氧精馏分离所需回流液量。你的单塔进料按氮78%氧22%,氩与氧接近,归于氧气中。压力30kPa时,进料口处氮-氧相对挥发度大约3.8,设平衡液相中氮含量是x,那么氧含量是(1-x),立出相对挥发度计算式:
& C- Q7 I0 G& g8 s' g0 j(0.78/x)/[0.22/(1-x)]=3.8( [0 Y( \2 D1 E- H
解出x=0.483# p4 Q2 G; d8 P3 k. ?( [8 |/ j
0.78/0.483=1.615
9 x8 W6 L' ?% V( v$ f; q7 u7 j即进料口以下液气比不能大于1.615。8 k9 K$ G' ]& }/ K3 @
氧产量0.22,那么回流液体量不能小于1.615/(1.615-1)*0.22=0.58
( ~, c- A# M j. c下塔空气潜热大约是上塔空气进料口处的0.9倍,所以需要的进下塔空气量比例大约是0.58/0.9=0.6445 L L; |* p0 {8 T/ o" n! j: {! y# P- _
分离空气量50000m3时,热泵空气量最少50000*0.644=32200m32 _, p7 p9 t0 b) v1 g( L& P+ ~
: E% M3 A/ t6 F
再估计氩-氧精馏所需回流液量。假设上塔氮组分=0时,氩含量0.1,氧含量0.9,氩-氧相对挥发度1.5,设平衡液相中氩含量x,那么氧含量是(1-x),立出计算式:. s, K; ]% B0 |! X, R
(0.1/x)/[0.9/(1-x)]=1.5,解出x=0.069+ z4 b& x2 |' w. ^8 N J
0.1/0.069=1.45
4 s. ]8 B( j/ d8 V氧产量0.21,那么回流液体量>=1.45/(1.45-1)*0.21=0.677! R7 ?: k0 E- B+ G4 ~ Z; l
上塔下部气液相潜热是下塔空气的1.29倍,分离空气量50000m3时,
/ s$ [/ }' Q1 d热泵空气量>=0.677*1.29*50000=43667m3
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% [) l& I. L8 o* J N) @ f0 Q氮-氧分离与氩-氧分离相比,所需热泵空气量相差很大。9 x* F' e) f4 F* `
1 V+ h2 X' K; d1 v e# k0 \8 Q1 h空气循环指空气先降温,空气产品(氧气、氮气)又升温的过程。如林德循环、克劳特循环、卡皮查循环…… |